Механическая коробка передач (мкпп): особенности, преимущества и недостатки.

Механическая коробка передач (мкпп): особенности, преимущества и недостатки.

Механическая коробка переключения передач, устройство, принцип работы

Необходимость в механической коробке передач возникает из-за основного недостатка ДВС — агрегат работает при ограниченном диапазоне оборотов. МКПП обеспечивает оптимальный режим работы двигателя.

Роботизированные коробки переключения передач

В основу конструкции роботизированной КПП взята МКПП, более надежная, чем АКПП. К ней добавлены специальные устройства, которые отвечают за выжим сцепления и переключение ступеней.

Обычная механика предусматривает выжим сцепления и переключение передачи непосредственно водителем вручную, ориентируясь на ситуацию на дороге. В случае с роботизированной КПП, разработчики исключают автомобилиста из этой цепи и доверяют все действия автоматике и компьютеру. С установкой узлов-эвакуаторов появилась возможность автоматически переключать РКПП.

РКПП совместила в себе положительные моменты как механики, так и автомата — простоту ремонта, топливную экономичность и другое с возможностью движения в авторежиме без применения педали сцепления. Кроме того, при этом сохраняется возможность ручного управления посредством рычага либо подрулевых переключателей за принципом Типтроника.

Стоит сказать, что коробка-робот имеет ряд преимуществ:

  1. Высокая надежность в сравнении с варатором и автоматом.
  2. Рабочий объем РКПП существенно меньше, чем АКПП, следовательно, количество используемого масла тоже меньше.
  3. Сцепление РКПП отличается наличием увеличенного на тридцать процентов ресурса.

Однако, несмотря на все преимущества, у «робота» есть несколько недостатков:

    РКПП с электрическим сервоприводом отличается наличием существенной задержки переключения, которая достигает двух секунд и способна вызывать дискомфорт при динамичном движении и разгоне.

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:

  • 4-х ступенчатую;
  • 5-и ступенчатую;
  • 6-и ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач.

В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

  • двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
  • трехвальные МКПП, которые применяются в основном на заднеприводных автомобилях, а также на грузовых машинах.

Виды трансмиссии

Корпус механической трансмиссии выполняется из легкого, но очень прочного сплава, он герметичен и наполнен специальным маслом, которое позволяет поддерживать рабочие элементы агрегата в хорошем состоянии, даже при больших нагрузках.

Трехвальная механическая коробка передач

Трехвальные механические коробки состоят из таких валов:

  • Первичного (ведущего), соединенного посредством сцепления с маховиком мотора.
  • Вторичного (ведомого), имеющего жесткое соединение с карданным валом.
  • Промежуточного. Его предназначение — передача вращения от первого вала ко второму.

Ведомый вал опирается на подшипник, находящийся в хвостовике первичного вала. Между ними нет жесткой связи, они выполняют вращение независимо друг от друга. На ведомом валу размещен блок шестерен. На первичном — расположена шестерня, находящаяся с ним в жестком закреплении. Промежуточный вал размещен параллельно первому валу, имеет блок шестерней жестко закрепленных на нем. Шестерни всех валов пребывают в постоянном зацеплении.

На ведомом валу между шестернями размещены синхронизаторы, предназначенные для бесшумного переключения передач, они выравнивают угловую скорость шестерни и вала. Синхронизатор позволяет поочередно включать две шестерни вторичного вала.

На корпусе коробки размещается механизм для переключения скоростей, он представлен в виде рычага управления и ползунов с вилками. Чтоб не произошло одновременное включение нескольких передач, этот механизм оборудован блокировкой. Если рычаг для переключения скорости размещен в кузове автомобиля, то используется механизм для дистанционного управления, он называется «кулисой».

Принцип работы указанной коробки состоит в том, что при переведении рычага управления определенная вилка выполняет перемещение муфты синхронизатора, который совмещает угловую скорость вала и шестерни, обеспечивая передачу крутящего момента от шестерни через синхронизатор на вторичный вал коробки. Задняя передача достигается при вращении вторичного вала в противоположную сторону. Достигается она при помощи дополнительной шестерни заднего хода. Она позволяет получить нечетное число пар шестерен: крутящий момент изменяет направление. Для лучшего понимания схемы переключения передач смотрите рисунок 2.

Рисунок 2. Переключение передач МКПП.

Устройство двухвальных коробок имеет ведущий и ведомый валы, расположенные параллельно. При помощи шестерни, размещенной на первичном валу, передается крутящий момент на шестерню вторичного, зафиксированную синхронизатором. Остальные процессы выполняются аналогично трехвальной МКПП. Достоинством двухвальных коробок есть компактность трансмиссии. Плюс они имеют лучший КПД из-за небольшого количества деталей. В указанной коробке отсутствует прямая передача, поэтому ее применяют для легких транспортных средств.

Минусы МКПП

  1. Усталость водителя во время эксплуатации МКПП при движении в городских условиях — нужно постоянно переключать передачи.
  2. Увеличенный, в сравнении с автоматом, промежуток переключения передач.
  3. Перегрузка мотора при неправильном переключении ступеней.
  4. Сложность работы для новичков.

Заключение

Несомненно, эксплуатация механической коробки передач сопровождается множеством плюсов. Одна экономическая сторона использования коробки чего стоит! А вкупе с надежностью трансмиссии и более «драйверскими» ощущениями от вождения МКПП является отличным решением для любителей быстрой езды или езды по бездорожью. Если комфорт для вас не является первостепенным, то выбор в пользу МКПП очевиден.

Сравнение МКПП и АКПП

Прогресс требует от человека быть мобильным, причем это касается людей, которые раньше не могли подумать о том, что станут автомобилистами. Автомобиль давно перестал быть роскошью, сейчас всем нужны автомобили, чтобы жить в ногу с прогрессом. Но что делать, если обучение вождению довольно сложный процесс, особенно для людей которые далеки от механики и технологий. Умное человечество нашло выход из этой ситуации начав упрощать и совершенствовать процесс вождения автомобиля. Одним из таких новшеств было изобретение автоматической коробки передач. В этой статье будут рассмотрены преимуществ а и недостатки автоматической и механической коробок переключения передач, а также будут подробно описаны оба вида трансмиссий, опыт эксплуатации и советы по выбору. Надеемся эта статья поможет вам сделать верный выбор между механической и автоматической коробками передач.

На западе автомобили с автоматическими коробками передач занимают до 90% от всего количества автомобилей. Производители западных стран осознали, что при упрощении эксплуатации автомобилей возрастет количество их покупателей.

Шуточная картинка о том, какую коробку переключения передач выбрать

В России ситуация немного иная, автоматические трансмиссии до недавнего времени были редкостью. Но сейчас все кардинально меняется, в больших городах нужно быстро передвигаться, и постоянно быть на чеку в связи с густотой транспортного потока. Все это приводит к популярности автоматических коробок передач.

Отличия коробок передач

Механическая коробка переключения передач (сокращенно МКПП или в народе «механика») это многоступенчатый цилиндрический редуктор с возможностью ручного переключения передач. Эта коробка состоит из вала с жестко насаженным комплектом шестерён и вала, со свободно вращающимися шестернями, и могут фиксироваться блокирующимися механизмами после, уравновешивания синхронизаторами скорости вращения соответствующих пар шестерён. Для разгрузки механизма коробки в момент переключения используется простое однодисковое сцепление. По количеству передач существуют от четырех- до семи- ступенчатые коробки и больше.

Механическая коробка передач требует от водителя намного большего опыта управления автомобилем, но и возможности механической трансмиссии больше. Главные преимущества механической коробки передач являются простота конструкции, надежность, возможность ручного управления во всех режимах движения. Механическая коробка передач в отличие от автоматической – самая простая разновидность, которая предъявляет максимальные требования от водителя. Но умелый пользователь может добиться максимальной скорости, быстрого разгона и меньшего расхода топлива. Крутящий момент, который передаётся МКПП без потерь на проскальзывание, благодаря жесткой связи между двигателем и колёсами. В этом основные отличия между АКПП от МКПП.

Рычаг механической коробки переключения передач

Преимущества и недостатки механической трансмиссии

Преимущества МКПП:

  • минимальные потери при передаче энергии вращения двигателя к ведущим колесам;
  • простота ремонта и обслуживания;
  • меньшая масса по сравнению с автоматической коробкой передач;
  • наименьшая стоимость изготовления;
  • высший КПД по сравнению с гидромеханической трансмиссией;
  • отсутствие необходимости в системе охлаждения в отличие от АКПП;
  • высокая надежность (срок службы МКПП и автомобиля в целом, приблизительно одинаковы, только сцепление требует относительно частой замены);
  • доступность и дешевизна запчастей и расходных материалов;
  • шире диапазон возможностей вождения автомобиля;
  • возможность запуска автомобиля «с наката»;
  • возможность буксировки на любые расстояния.

Простота и надежность конструкции механической трансмиссии дает возможность экономить на ремонте, проводя его самостоятельно.

Недостатки механической коробки передач также весьма существенны:

  • сложность выбора оптимальной передачи для новичка;
  • риск перегрузки трансмиссии и двигателя;
  • в отличие от АКПП в МКПП ниже уровень комфорта при вождении;
  • невозможность плавного изменения передаточного отношения.

Существенный недостаток механической коробки необходимость водителю постоянно производить ряд физических действий, таких как выжимание сцепления и манипуляции с рычагом переключения передач. Что особенно утомительно при движении в условиях большого города с огромным количеством перекрестков, длинными пробками и постоянной сменой циклов старта и торможения машины. Водитель автомобиля с механической трансмиссией имеет дополнительную ответственность, которая связана с необходимостью постоянно контролировать число оборотов коленчатого вала – МКПП дает возможность повысить обороты до максимума. Нужно знать идеальные режимы работы двигателя и правильные соотношения скорости и выбранной передачи. Водитель, который умеет водить автомобиль с МКПП легко приспособиться к автоматической коробке передач. Для приобретения навыков вождения автомобиля с механической коробкой переключения передач потребуется определенное время. Также существует прямая зависимость стиля вождения от коробки передач. Вот и все основные преимущества и недостатки механической коробки передач.

Автоматическая коробка переключения передач являет собой агрегат передачи крутящего момента от двигателя к колесам, посредством гидротрансформатора и планетарных шестерен. Очень лёгкая в использовании, не требует ручного переключения передач и выжимания педали сцепления (педаль сцепления отсутствует). Уступает механической по эффективности, в связи с отсутствием постоянной связи двигателя и колес.

Немалый расход топлива и меньшая максимальная скорость вместе с высокой стоимостью это есть те недостатки, с которыми нужно мириться за удобства, присущие «автомату». Причиной этого гидротрансформатор (два лопастных колеса в масляной ванне), которые устанавливаются вместо классического сцепления, этот гидротрансформатор позволяет двигателю работать при заторможенных колёсах, а также обеспечивает плавный старт с места и легкое почти незаметное переключение передач. Именно проскальзывание этих лопастных колес относительно друг друга снижает КПД силового агрегата. Производители автоматических коробок переключения передач дополняют конструкцию возможностью блокировки гидротрансформатора на высоких оборотах и на третьей-четвёртой передачах.

Количество автомобилей, которые комплектуются автоматическими коробками передач, постоянно растет. Обычный автомобилист не особо интересуется устройством автоматической коробки передач. Автомобиль с автоматической трансмиссией имеет две педали (акселератор и тормоз). Классическая АКПП имеет минимум три положения рычага: D (drive) – движение вперёд, R (reverse) – задний ход, P (parking) – стоянка.

Рычаг автоматической коробки переключения передач

Здесь надо сказать, что есть несколько видов автоматических трансмиссий. Основные из них это «классическая» АКПП, вариатор и роботизированная «механика». Коротко опишем их.

Классический «автомат» (прямая связь двигателя и колес отсутствует, крутящий момент передается через рабочую жидкость, многодисковое сцепление, повышенный расход топлива).

Вариатор (плавно изменяет крутящий момент, постоянно снимает с двигателя максимальную мощность, экономия топлива, меньший вес по сравнению с «классической» АКПП).

Роботизированная «механика» (по строению «механика», а по управлению — «автомат»; небольшой вес; невысокая стоимость и экономичность; дороговизна производства).

Отличия коробок передач весьма существенны. Нужно тщательно изучить преимущества и недостатки типов коробок передач.

Преимущества и недостатки автоматической трансмиссии

Достоинства автоматических коробок передач (АКПП):

  • легкость и комфортность управления в любых режимах движения (особенно для начинающих водителей);
  • оптимальный режим работы двигателя, отсюда отсутствие возможности перегрузки двигателя;
  • быстрота привыкания к стилю вождения.

Главные недостатки АКПП:

  • больший расход топлива автомобиля с автоматической трансмиссией по сравнению с автомобилем оборудованным МКПП;
  • динамика разгона автомобиля с АКПП хуже чем с МКПП;
  • потеря мощности;
  • невозможность торможения двигателем;
  • высокая стоимость обслуживания;
  • сложность конструкции;
  • медленное переключение передач;
  • сложность внедорожной эксплуатации;
  • абсолютно невозможно починить автоматическую трансмиссию самостоятельно;
  • транспортировка только эвакуатором;
  • чувственность к неровностям дороги.

При поломке автоматической коробки передач нужно будет обязательно обращаться в автосервис и скорее всего придется покупать новый агрегат. Стоимость запчастей высокая и они достаточно дефицитные. Сам агрегат АКПП тоже намного дороже механической трансмиссии.

В отличие от механической коробки передач где опытный водитель может регулировать потребление количества топлива, в автоматической коробке программа определяет потребление горючего.

Сложность конструкции подвергает риску поломки АКПП. Новейшие автоматические коробки переключения передач хотя и отличаются надежностью, все же не настолько надежные как механические трансмиссии.

Огромная пробка в городе

В большом городе автоматическая коробка передач просто незаменима. При частых остановках, долгих пробках, коробка без элементов сцепления работает плавно. Разработанный инженерами алгоритм переключения скоростей сделает Вашу езду по мегаполису максимально комфортной.

Как рекомендуют опытные водители автоматическая коробка передач подойдет неопытным автомобилистам и женщинам.

Мы описали основные отличия АКПП от МКПП и теперь можно сделать некоторые выводы о эксплуатации коробок передач. При эксплуатации автомобиля с автоматической коробкой переключения передач нужно быть более внимательным к количеству топлива в баке, так как расход топлива автомобиля с АКПП будет больше. Это особенно важно при дальних поездках. Помнить нужно также о том, что динамика автомобиля с автоматической трансмиссией ниже, чем у автомобиля с МКПП. Из этого следует что обгон и быстрая езда будут сложными для такого типа трансмиссии. Вы же вольны выбирать, какой автомобиль купить, с автоматической коробкой передач или с механической, но с большой долей вероятности можно сказать следующее, в скором времени механические коробки переключения передач вымрут как класс. Останутся только АКПП и роботизированные МКПП.

Коробка передач. Сравнение трансмиссий, плюсы и минусы

Что такое коробка передач (трансмиссия) и для чего она нужна.

Коробка переключения передач является неотъемлемой частью любого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Назначение коробки передач – это передача и преобразование крутящего момента с двигателя на колеса, а так же осуществление отбора мощности на привода других агрегатов и дополнительного оборудования. Этот процесс позволяет обеспечить оптимальную силу тяги и скорость движения автомобиля, а так же движение задним ходом. Более того коробка помогает разъединять коленчатый вал двигателя от ведущих колес, что обеспечивает холостой ход автомобиля или его полную остановку.

Нужно отметить, что коробки передач получили распространение не только в транспортных средствах. Широко применяют коробки переключения в промышленных механизмах, станках на производстве.

С момента появления автомобилей на дорогах производители совершенствовали не только двигатели, но и коробки переключения передач. Развитие данного направления привело к появлению современных автомобилей с разными видами трансмиссий.

Более чем столетняя история развития автомобилестроения принесла в современный мир не только экологичные и мощные двигатели, но и усовершенствованные коробки переключения передач. На сегодняшний день на автомобили устанавливаются четыре основных типа коробок переключения передач:

1. Механическая коробка переключения передач

2. Автоматическая коробка переключения передач

3. Роботизированная коробка переключения передач

4. Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач

Разберем подробнее каждый тип коробки.

Механическая коробка передач (Механика, МКПП)

Особенность работы двигателя внутреннего сгорания в том, что рабочая мощность развивается только в небольшом диапазоне оборотов. По этой причине для изменения крутящего момента необходим дополнительный механизм.

История создания уходит более чем на сто лет назад, а изобретение принадлежит Карлу Бенцу. Конструктивно, устройство первой коробки было примитивным и крайне простым. Механизм коробки был реализован из пары шкивов разного диаметра, которые были расположены на ведущем валу, шкивы соединялись с валом двигателя при помощи ремня. В зависимости от условий движения ремень при помощи специально предусмотренного рычага переставлялся с одного шкива на другой. Это позволяло изменять крутящий момент, передающийся на ведущие колеса. Такой простой механизм нашел применение и в современном мире, передачи на велосипедах переключаются по тому же принципу.

Современные механические коробки значительно дальше шагнули от такого механизма. Конструктивно коробка состоит из набора шестерен, а изменение передаточного осуществляется путем введения шестерен в зацепление при помощи рычага.

Механические КПП могут оснащаться разным количеством ступеней. Самой популярной является пятиступенчатая коробка. В свою очередь коробки переключения передач механического типа подразделяются на двухвальные и трехвальные коробки.

Двухвальные механические коробки переключения передач устанавливаются на автомобили, оснащенные передним приводом. Трехвальные коробки переключения передач устанавливаются на легковые и грузовые автомобили, которые могут комплектоваться как передним так и задним приводом.

· Простая и надежная конструкция

· Более легкое управление автомобилем в условиях бездорожья

· Движение в экономичном режиме

· Неудобство управления в сложном городском режиме

Автоматические коробки передач (Автомат, АКПП)

Идея комфортного управления автомобилем родилась практически сразу с появлением самого автомобиля. Такой комфорт могло бы обеспечить автоматическое переключение передач. Но реализовать данную идею смогли не сразу. В серию, автомобили с автоматической коробкой переключения передач попали только в 1947 году, АКПП стали комплектовать автомобили фирмы Buick.

Хотя на самом деле серийные автоматические коробки переключения передач появились немного раньше. АКПП оснащались городские автобусы в Швеции еще в 1928 году.

Нужно отметить что, к появлению гидромеханической коробки передач привели три независимые линии разработок, позже которые были объединены в ее конструкции. В основу АКПП встал гидротрансформатор, изобретение профессора Феттингера, патент на который им был получен еще в 1903 году. Два других элемента – это планетарный редуктор и гидравлическая система управления.

Современная автоматическая коробка переключения передач, в отличие от классической механики, работает в иных условиях и по другому принципу, хоть и основное назначение неизменно.

Гидротрансформатор или преобразователь крутящего момента, включает в себя насос, турбину и статор. Все детали гидротрансформатора заключены в общем корпусе. Гидротрансформатор заполнен специальным маслом, насос создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора и турбину. Тем самым передавая крутящий момент с двигателя.

Планетарная передача состоит из нескольких шестерен (они называются планетарными или сателлитами), вращающихся вокруг центральной шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. Для получения большего диапазона передаточных чисел в современных коробках используется несколько планетарных передач.

Гидравлика работает в полном симбиозе с остальными частями АКПП и ее работу можно сравнить с кровеносной системой. Жидкость, используемая в качестве рабочей, помимо создания давления в системе, обладает так же набором полезных функций. Таких как смазывание, отвод тепла и очищение внутренностей АКПП от загрязнений.

· Комфорт и удобство управления

· Способность менять передачи при полной мощности двигателя

· Плавность хода во время переключения передач

· Защита деталей двигателя от перегрузок при выборе неверной передачи

· Стоимость и периодичность обслуживания

· Больший расход топлива

· Меньшая динамика автомобиля

Роботизированные коробки передач (Роботы)

Роботизированная коробка передач – это логическое продолжение развития механической коробки. Робот это не что иное, как механическая КПП, в которой выжим сцепления и переключение передач выполняют два сервопривода (актуатора), управляемые электронным блоком. По факту робот впитал в себя все положительные стороны механической кпп и удобство автомата.

Первый прототип робота появился в 1939 году, Адольф Кегресс создал трансмиссию с двойным сцеплением, но дальнейшее развитие этого перспективного изобретения остановилось на следующие 40 лет. Всему виной отсутствие финансирования проекта.

В серию роботизированные коробки передач попали очень нескоро, но обкатать технологию решились инженеры Porsche. Роботы внедрили на модели 956 и 962С, машины предназначались для кольцевых гонок. К сожалению, недоработка конструкции и значительный вес коробки не позволил технологии выйти за пределы трека.

Серийная роботизированная коробка появилась только в 2003 году. Отважилась на такой шаг компания Volkswagen, установив преселективную трансмиссию на спорт версию модели Golf 4 R32. Производителем коробки была компания BorgWarner. По сей день концерн VAG активно продвигает этот тип коробок на своих моделях.

Особенность такой коробки заключается в конструкции, а именно в наличии двух сцеплений. Принцип работы такой коробки состоит в том, что на одно сцепление завязаны четные передачи, а на второе нечетные. В процессе движения крутящий момент передается по одному сцеплению, т.е. диск сомкнут. В это же время диск второго сцепления разомкнут, но внутри самой коробки следующая передача уже сформирована и когда приходит время переключения, первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Такая схема работы обеспечивает плавность переключения и отсутствие рывков.

В свою очередь, роботизированные коробки делятся на два типа:

· С мокрым сцеплением – используют на автомобилях с мощным двигателем, крутящий момент которых превышает 350 Нм.

· С сухим сцеплением – используют на автомобилях с маломощными двигателями до 250 Нм крутящего момента.

· Плавность переключения и хода

· Экономичный расход топлива

· Возможность выбора режима работы трансмиссии

· Малая надежность, как самой конструкции, так и мехатроника

· Стоимость обслуживания и ремонта

· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям

Вариаторные трансмиссии (Вариаторы)

Вариаторные трансмиссии (CVT) считаются прямыми последователями классических гидромеханических кпп. Есть устойчивое мнение, что за CVT – коробками будущее, опять таки, учитывая городскую эксплуатацию автомобилей. Особенный упор на трансмиссии CVT делают японские производители, такие как Nissan и Subaru. Первая вариаторная коробка серийно появилась на автомобиле марки DAF в 50-е годы XX-века. Этим автомобилем оказался не грузовик, как многие могли подумать, а маленький легковой автомобиль.

К сожалению, особой надежностью и длительным ресурсом конструкция не отличалась. Компания Volvo в свою очередь, долгие годы пыталась развить технологию, но все закончилось сворачиванием разработок. Неожиданное продолжение истории вариатора дала Япония.

Причиной возврата и доработки вариатора послужила необходимость адаптации автоматических коробок к условиям эксплуатации в режиме городских пробок. Работа переключений передач на АКПП напрямую завязана на обороты двигателя. Классический автомат в режиме городских пробок, на малом расстоянии и на малом ходу начинал переключать передачи с первую на вторую, когда этого совершенно не нужно. В другом случае, двигаясь «накатом», АКПП держала передачу, не уходя на пониженную, долгое время ожидая от водителя команды на разгон. Такое поведение коробки давало большую нагрузку на собственные узлы, что вело к увеличенному расходу топлива, повышенному износу и раннему выходу из строя. Все это привело к интенсивной доработке акпп, но результатом стал принципиально новый тип кпп – CVT.

Самое удивительное, что первый вариатор был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году. На чертежах изобретателя можно увидеть схему из параллельных конусов и перекинутого между ними ремня, способного перемещаться поперек оси вращения конусов, что позволяло менять передаточное отношение пары.

Коробка типа CVT или Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач. Основные детали коробки CVT – это гидротрансформатор и два раздвижных шкива, плюс, соединяющий их (шкивы) ремень. Сечение ремня имеет трапециедальную форму. Принцип работы заключается в следующем – сдвигающиеся половинки ведущего шкива выталкивают ремень наружу, что приводит к увеличению радиуса шкива, по которому работает ремень, это действие увеличивает передаточное отношение. Когда требуется снижение передаточного числа, ведомый шкив раздвигается, ремень перемещается на меньший радиус. Гидротрансформатор в этой конструкции обеспечивает трогание с места, после чего блокируется. Управление шкивами выполняет электроника.

· Переключение передач происходит незаметно, без рывков

· Экономичный расход топлива

· Несовместимость с мощными моторами

· Стоимость обслуживания и ремонта

· Большое количество датчиков влияющих на работу CVT

· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке

Мы рассмотрели основные виды коробок переключения передач. Определили главные минусы и плюсы каждого типа. Но дать однозначный ответ, какой агрегат будет лучше всех, невозможно. Каждый хорош в своем диапазоне задач, и выбор агрегата, которым будет оснащен автомобиль, учитывая диапазон задач, уже ложится на плечи конструкторов автомобиля и потребителя.

Устройство и принцип работы механической коробки передач

Механическая коробка передач уже не является наиболее распространенным типом КПП из применяемых на автомобилях сегодня. Однако она все еще остается достаточно востребованной благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности. МКПП получила свое название от «ручного» (или механического) способа переключения передач. Трансмиссия относится к ступенчатым коробкам, в которых крутящий момент изменяется ступенями (передачами). Механическая КПП считается самой надежной, но и самой сложной в управлении, особенно для начинающего водителя.

Принцип работы механической коробки передач

Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором — повышающая.

Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная — максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики — там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:

  • 4-х ступенчатую;
  • 5-и ступенчатую;
  • 6-и ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач.

В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

  • двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
  • трехвальные МКПП, которые применяются в основном на заднеприводных автомобилях, а также на грузовых машинах.

Устройство механической коробки передач

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

  • ведущий или первичный вал;
  • ведомый или вторичный вал;
  • промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
  • шестерни первичного и вторичного валов;
  • механизм выбора передач;
  • муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
  • картер;
  • главная передача;
  • дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

  1. В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
  2. При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
  3. Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
  4. Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
  5. Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Трехвальная КПП: устройство и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню — таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

Немного о синхронизаторе МКПП

Синхронизатор служит для безударного включения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из муфты, двух блокировочных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.

В процессе включения передачи вилка передвигает муфту к нужной шестерне, куда вначале перемещается блокировочное кольцо. Возникающая сила трения за счет разности угловых скоростей элементов поворачивает блокировочное кольцо до упора. Дальнейшее движение муфты синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Более подробно почитать про синхронизатор можно в нашей статье Устройство и принцип работы синхронизатора КПП.

Преимущества и недостатки МКПП

Для наглядности положительные и отрицательные стороны механической коробки передач представим в виде сравнительной таблицы.

Преимущества Недостатки
Стоимость и масса коробки ниже в сравнении с другими типами КПП Меньший уровень комфорта для водителя в сравнении с другими КПП
Высокие динамика разгона, топливная экономичность и КПД Утомляющий для водителя процесс переключения передач
Высокая надежность за счет простоты конструкции Необходимость периодической замены сцепления
Простое и недорогое обслуживание Более низкая плавность хода автомобиля в сравнении с другими типами КПП
Возможность более эффективного движения по бездорожью
Возможность буксировки автомобиля

Заключение

Несомненно, эксплуатация механической коробки передач сопровождается множеством плюсов. Одна экономическая сторона использования коробки чего стоит! А вкупе с надежностью трансмиссии и более «драйверскими» ощущениями от вождения МКПП является отличным решением для любителей быстрой езды или езды по бездорожью. Если комфорт для вас не является первостепенным, то выбор в пользу МКПП очевиден.

Механическая коробка передач (МКПП) — устройство и принцип работы простыми словами

Механическая коробка передач (механическая КПП, или МКПП) представляет собой узел трансмиссии автомобиля. Его назначение – изменение значения передаточного отношения. В настоящее время МКПП является самым распространенным видом КПП. В первую очередь это объясняется ее относительно невысокой стоимостью, а также простотой эксплуатации. Поговорим более подробно о том, что это такое, для чего нужно, как работает и от каких неисправностей чаще всего страдает.

Принцип работы и устройство МКПП

Для того, чтобы понять, по какому принципу работает МКПП, нужно уяснить ее устройство. Абсолютно любая коробка передач состоит из трех основных валов:

  • ведущего (или первичного);
  • ведомого (или вторичного);
  • промежуточного.

Ведущий и ведомый вал установлены в одну линию, один следует за другим. При этом второй опирается на специальный подшипник, который облегчает его вращение. Они не имеют соединения между собой и двигаются независимо. Под ними расположен третий, промежуточный.

Вдоль оси каждого вала расположено несколько шестеренок различного диаметра. Одна из них смонтирована на ведущем и носит название такое же название, поскольку передает движение на остальные элементы конструкции. А на нее движение поступает от сцепления, которое располагается перед КПП. На промежуточном вале размещено несколько шестеренок, которые также именуются промежуточными. Они передают вращение на шестерни ведомого вала. Различные шестерни обеспечивают разное передаточное число и, как следствие, разную скорость движения транспортного средства.

Вдоль ведомого вала смонтированы муфты. Они приводятся в движение с помощью привода рычага переключения передач (непосредственно контактирует с ней вилка). При передвижении муфт обеспечивается сцепление шестерен ведомого вала разного диаметра с промежуточными шестернями различного диаметра. Благодаря этому происходит изменение передаточного числа. А вместе с ним и скорости передвижения транспортного средства. Если говорить научным языком, обеспечивается переменное передаточное число.

Все элементы конструкции МКПП закрыты металлическим корпусом. Он носит название картер. Его заполняют маслом, чтобы шестерни и другие элементы конструкции, расположенные внутри, не испытывали меньшее трение при взаимодействии друг с другом.

Также КПП содержит еще один элемент – синхронизатор. Он делает переключение передач более мягким и плавным. Тем самым он предотвращает повышенную нагрузку на них и преждевременный износ.

Похожие статьи

Если необходимо наглядно понять принцип функционирования механической КПП, то для этого лучше всего подойдет кинематическая схема. Она отражает, как элементы устройства взаимодействуют между собой. Сейчас можно найти в том числе и анимированные кинематические схемы, посвященные КПП. Они еще более наглядны.

Виды механических коробок передач

В зависимости от количества валов в механизме МКПП могут быть двух видов:

  • трехвальные;
  • двухвальные.

Первый тип описан выше. Он имеет три вала: ведомый, ведущий и промежуточный. Вторая разновидность МКПП имеет всего 2 вала – наличие промежуточного конструкция не предусматривает. Таким образом, первичный контактирует непосредственно со вторичным.

Во всех автомобилях с МКПП 3 педали: газ, тормоз и сцепление. Здесь они перечислены в порядке расположения справа налево. Такое размещение педалей не только на «леворуких», но и на «праворуких» машинах.

Сцепление – это как раз та педаль, которая после нажатия на нее разъединяет прижатые друг к другу диски сцепления. В результате этого вращение, создаваемое двигателем, перестает передаваться с карданного вала на другие элементы ходовой части транспортного средства. В автомобилях, на которые установлена МКПП, ее обязательно надо нажать перед тем, как переключать передачу.

Чтобы запустить двигатель на транспортном средстве, оснащенном механической КПП, потребуется выполнить следующие действия:

  • нажать педаль сцепления;
  • с помощью рычага установить нейтральную передачу в соответствии со схемой переключения;
  • запустить двигатель, продолжая нажимать на педаль.

После этого педаль можно отпускать.

Для начала движения потребуется:

  • при работающем двигателе полностью выжать педаль сцепления;
  • переключиться на 1-ю передачу;
  • плавно отпустить сцепление, одновременно с этим нажав на педаль газа.

После выполнения этих действий транспортное средство начнет движение.

Для переключения передач во время езды необходимо также выжимать сцепление. Нужно быть внимательным и следить, чтобы педаль была утоплена в пол авто до конца. Если между дисками сохраниться даже незначительный контакт, велик шанс повреждения валов МКПП.

Для того, чтобы понять, когда нужно переключать скорость, надо следить за тахометром. Если обороты мотора находятся в диапазоне от 2 500 до 3 000 в минуту, можно оставить текущую. Когда их число превысило эти значения, требуется переключение. Если его не произвести, транспортное средство начнет ощутимо вибрировать, управлять им станет существенно сложнее.

В ситуации, когда обороты снизились, то, наоборот, необходим переход на более низкую передачу.

Рекомендуется переключать передачи последовательно – от более низкой к более высокой. Тем не менее, допустимо «перепрыгнуть» через 1 – 2. Однако все-таки делать подобного не стоит – это сказывается и на общей динамике езды, и на состоянии МКПП.

Для того, чтобы снизить скорость и остановиться, потребуется выполнить следующие действия:

  • выжать сцепление;
  • отпустить акселератор;
  • нажать на тормоз;
  • переключить передачу на нейтральную.

Преимущества и недостатки механической КПП

У механической коробки есть как плюсы, так и минусы. К ее преимуществам можно отнести следующие.

  • Простота. Конструкция МКПП гораздо проще конструкции автомата. В первую очередь это означает, что подобные узлы авто обходятся дешевле. А значит, оснащенные ими машины тоже стоят меньше. Но это еще не все. Чем проще узел, тем он надежнее работает, реже ломается и проще (а главное, дешевле) чинится. Все это справедливо и для МКПП.
  • Продолжительный срок службы. Этот плюс обусловлен первым. Благодаря более простому устройству МКПП служит гораздо дольше АКПП.
  • Экономия ГСМ. При использовании механики автомашина расходует в среднем на 10 – 15% меньше топлива, чем при использовании автомата. Это достигается благодаря высокому КПД. Механика позволяет по максимуму использовать энергию, которую производит в ходе совей работы автомобильный мотор.
  • Запуск двигателя без аккумулятора. Если на авто стоит МКПП, то двигатель можно запустить даже при севшем аккумуляторе путем толкания авто. С АКПП это невозможно.
  • Возможность буксировки. Транспортные средства, оборудованные АКПП, невозможно буксировать на тросе. Если они по каким-либо причинам не способны передвигаться самостоятельно, поможет исключительно эвакуатор.
  • Большая вариативность вождения. Используя механику, водитель лучше контролирует машину, в результате чего он может избирать собственные стиль и технику вождения.

Есть у механики и недостатки. Вот основные.

  • Сложность для новичков. Людям, которые только недавно получили права или пересели на механику с автомата, зачастую сложно разобраться в управлении. Они невовремя нажимают педаль сцепления, путаются в передачах.
  • Повышенный износ двигателя при несвоевременном переключении (или не переключении) передачи. Это тоже в первую очередь касается неопытных автовладельцев, которые не до конца понимают, когда требуется переключать скорость.
  • Неудобство в городе. Передвижение по городским дорогам сопряжено с постоянными кратковременными остановками из-за пробок или сигналов светофора. Во время них требуется постоянно включать и выключать передачи. Это может сильно утомить водителя.

Возможные неисправности МКПП

О неисправностях узла могут свидетельствовать следующие «симптомы»:

  • шум при езде или во время переключения скоростей;
  • невозможность установки какой-то одной передачи (или всех одновременно);
  • необходимость прикладывать повышенное усилие при перемещении рычага;
  • самопроизвольное выключение какой-либо передачи;
  • утечка масла из картера.

Все перечисленные признаки могут быть вызваны одной из следующих поломок.

  • Износ подшипника, на котором закреплен ведущий вал. Чаще всего приводит к шуму во время езды.
  • Деформация или поломка одного из валов либо шестерней. Приводит к невозможности переключения скоростей или невозможности включить одну из них.
  • Выход из строя синхронизатора. Последствия – как и в предыдущем случае.
  • Ослабление крепления МКПП к кузову транспортного средства или разрушение опор. Результат подобной неисправности – сильная вибрация при езде.
  • Пробитие картера. Вызывает утечку масла.
  • Ослабление или износ уплотнительных колец. Также приводит к потере масла.
  • Поломка вилки. Влечет невозможность включить одну или несколько передач.

В целом при наличии определенного опыта неисправности МКПП можно устранить самостоятельно, в «гаражных» условиях. Однако начинающим автомобилистам этого делать не рекомендуется – лучше доверить этот узел авто профессионалам из центра технического обслуживания.

Подведем итог

Механическая коробка передач – это узел транспортного средства, который входит в трансмиссию изменяет значение передаточного числа. Это достигается за счет того, что вращение карданного вала передается ведущим колесам путем сопряжения между собой шестерней различного диаметра. Управлять МКПП сложнее, чем автоматом, зато она предоставляет водителю больше маневренности, позволяет выбирать собственный стиль езды. Сколько ступеней у КПП, зависит от модели авто. В настоящее время наиболее распространены 5- и 6-ступенчатые варианты.

Читать еще:  Детальное руководство по выбору и замене замка зажигания на ваз 2105
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector